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煤矿减速机健康状态评价的系统研究

作　者: 朱灵云
导　师: 董辛旻
学　校: 郑州大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 健康状态评价齿轮振动机理 FFT信号积分频段报警
分类号: TD40
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 41次
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内容摘要

煤矿减速机为煤矿机械的关键设备,其齿轮箱的工作状态直接关系到煤矿的经济效益。掌握齿轮箱的振动状态和振动特性是保证设备安全、稳定、满负荷、长周期运行的必要条件。本文主要对减速机的齿轮箱健康状态评价进行了系统的研究。本课题还有利于对减速机监测、诊断策略的研究。本文首先总结了齿轮箱零部件的主要失效形式,其次详细研究了齿轮系统的振动机理以及齿轮故障的频率特性,并简单地描述了齿轮典型故障信号特征。研究了振动信号分析和处理的基本方法,包括一般的时域分析和频域分析。其中详细的研究了信号时域积分和频域积分(FFT积分)的各自特点,并将同种信号通过这两种积分方法进行对比说明。其中FFT积分具有滤波的作用。然后具体地给出了振动信号在频域下振动烈度的计算方法,该计算方法可以减少加速度信号积分成速度信号造成的误差。建立了齿轮箱振动测试方案,包括对齿轮箱测试对象的说明、部位选择以及测点的确定,还简单地说明了测试框图；选用了齿轮箱健康状态的评价标准、选择监测评价参数、以及齿轮箱一些测量参考标准和方法。评价了某煤矿减速机齿轮箱的整机健康状态,其中比较详细地分析了各测点的振动信号,并具体参照ANST (美国国家标准协会)设备状态分类标准给出了分频段报警图,最后参照模糊评价方法给出整机健康状况。以上处理分析信号、给出的频段报警以及振动烈度频域算法、信号积分等都是运用MATLAB编程自动输出结果。最后为结论与展望。主要说明了本课题在研究过程中存在的不足以及后续研究的重点。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 课题的研究目的、意义及背景  10-11
  1.2 相关课题的发展与研究现状  11-13
  1.3 本文主要研究的内容和论文结构安排  13-15
2 齿轮箱零部件常见失效形式及振动机理  15-34
  2.1 齿轮箱中零部件的常见失效形式  15-18
    2.1.1 齿轮的异常现象  16
    2.1.2 滚动轴承的失效形式  16-17
    2.1.3 轴不平衡、不对中和弯曲  17-18
    2.1.4 箱体共振  18
  2.2 齿轮系统的振动机理分析  18-30
    2.2.1 齿轮的基本参数分析  19-21
    2.2.2 齿轮振动的数学模型  21-24
    2.2.3 齿轮故障的频率特征  24-27
    2.2.4 齿轮典型故障振动信号特征  27-29
    2.2.5 小结  29-30
  2.3 滚动轴承故障特征  30-32
    2.3.1 滚动轴承振动的基本参数  30-31
    2.3.2 滚动轴承的振动特征  31-32
  2.4 本章小结  32-34
3 齿轮箱的振动信号分析与处理  34-49
  3.1 信号的时域分析  34-37
    3.1.1 时域统计指标  34-35
    3.1.2 无量纲分析指标  35-37
  3.2 信号的频域分析  37-41
    3.2.1 傅里叶变换  37-38
    3.2.2 频谱分析  38-39
    3.2.3 倒频谱分析  39-40
    3.2.4 细化谱分析  40-41
  3.3 信号积分处理方法  41-45
    3.3.1 时域积分  41-43
    3.3.2 FFT积分(频域积分)  43-44
    3.3.3 信号积分小结  44-45
  3.4 机械振动烈度频域算法  45-47
    3.4.1 振动信号的功率特性  45-46
    3.4.2 简谐信号的功率特性  46-47
    3.4.3 频域下振动烈度算法  47
  3.5 本章小结  47-49
4 齿轮箱振动测试方案与监测评价标准  49-59
  4.1 箱体振动的测试  49-52
    4.1.1 测试对象和部位的选择  50-51
    4.1.2 测点的确定  51
    4.1.3 测试框图  51-52
  4.2 齿轮箱所采用的监测评价标准  52-58
    4.2.1 建立标准的方法  52-53
    4.2.2 监测评价参数  53-55
    4.2.3 齿轮箱一些测量参考标准和方法  55-58
  4.3 本章小结  58-59
5 煤矿减速机齿轮箱整机健康状态评价  59-71
  5.1 系统参数配置  59-62
    5.1.1 测点分布  59-60
    5.1.2 齿轮箱相关参数  60-61
    5.1.3 采样参数设置  61
    5.1.4 报警设置  61-62
  5.2 齿轮箱健康状态评价方法  62-63
  5.3 评价过程  63-70
    5.3.1 各测点的信号处理分析  63-68
    5.3.2 齿轮箱分析评价结果  68-70
  5.4 本章小结  70-71
6 结论与展望  71-73
参考文献  73-78
附录  78-80
致谢  80-81
个人简历在学期间发表的学术论文及研究成果  81

煤矿减速机健康状态评价的系统研究

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